CN114604676A - 极片循环输送装置及其复合单元加工系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锂离子电池生产制造技术领域，特别是涉及一种极片循环输送装置及其复合单元加工系统。极片循环输送装置，包括循环输送线和至少两个动子，全部动子均能够沿着循环输送线运动；每个动子上设有极片固定装置，且在运动中均具有装片位置和放片位置；在当前动子处于装片位置时，极片被安装至极片固定装置上；在当前动子处于放片位置时，极片固定装置将极片卸下；同一时刻至少一个动子位于装片位置且至少一个动子位于放片位置。本发明的极片循环输送装置使得同一时刻既有动子在装片位置装片，又有动子处于放片位置放片。相比现有技术中的插片工艺，完成一轮从装片到贴片所消耗的时间对半减少，大幅提高了将极片连续贴合至隔膜上的工作效率。

Description

极片循环输送装置及其复合单元加工系统

技术领域

本发明涉及锂离子电池生产制造技术领域，特别是涉及一种极片循环输送装置及其复合单元加工系统。

背景技术

锂离子电池由于其能量密度高、循环性能好、使用寿命长、安全环保、无记忆性等优点成为能源界的宠儿。如今，锂离子电池已经成功应用于便携式电子产品、电动汽车、航空航天领域，成为新能源材料的研究热点。锂离子电池既有卷绕型式结构，又有叠片式结构。

针对叠片式结构的锂离子电池，现有的加工方法通常是将已切割为片状的正极极片和负极极片(或者其中一种)用插入Z型折叠隔膜之间的方式，与上下隔膜一起预加热，然后经过复合辊辊压制成复合片，在将复合片裁断为复合单元(复合单元的组成等于两层隔膜和正负极两种极片)，再把每个复合单元通过机械手抓取进行叠片。这种叠片工艺由于使用了插片工艺，一方面这种工艺的定位精度较差，通过该工艺制得的复合单元的品质的一致性低，另一方面这种工艺的生产效率也不高，无法满足日益增长的复合单元的生产需求。

发明内容

基于此，本发明提供了一种极片循环输送装置及其复合单元加工系统，不再使用低效的插片工艺，通过使用本发明的极片循环输送装置，在装片的同时可以进行贴片，从而可以将极片连续高效地贴合在薄膜上，提升了贴片效率，大大提高了复合单元的生产效率。

本发明一方面公开了一种极片循环输送装置，包括循环输送线和至少两个动子，全部所述动子能够沿着所述循环输送线运动；每个所述动子上设有极片固定装置，且在运动中具有装片位置和放片位置，在当前所述动子处于装片位置时，极片被安装至所述极片固定装置上；在当前所述动子处于放片位置时，所述极片固定装置将极片卸下；同一时刻至少一个所述动子位于装片位置且至少一个所述动子位于所述放片位置。

在其中一个实施例中，每个所述动子在循环输送线上运动的速度可调。

在其中一个实施例中，每个所述动子在所述装片位置与所述放片位置之间的速度大于其在所述装片位置、所述放片位置的速度。

在其中一个实施例中，所述循环输送线包括具有多个所述装片位置的装片区间和具有多个所述放片位置的贴片区间，同一时间至少两个所述动子位于所述装片区间内，同一时间至少两个所述动子位于所述贴片区间内。

在其中一个实施例中，当位于所述贴片区间的所述动子至少为3个时，贴片区间内的相邻两个所述动子的间距相等。

在其中一个实施例中，极片循环输送装置还包括驱动组件，所述驱动组件与所述极片固定装置连接，所述驱动组件使所述极片固定装置向所述隔膜输送装置的所述隔膜方向运动或远离所述隔膜输送装置的所述隔膜。

在其中一个实施例中，所述循环输送线为磁悬浮输送线，所述极片固定装置为负压吸附装置。

本发明另一方面公开了一种复合单元加工系统，包括前述任一所述的极片循环输送装置、极片安装装置、隔膜输送装置、复合装置以及裁切装置，当所述动子处于装片位置时，所述极片安装装置将极片安装在所述动子上；当所述动子处于放片位置时，所述动子将极片放置在所述隔膜输送装置输送的隔膜上；所述复合装置将所述隔膜和所述极片复合为复合片，所述裁切装置沿所述极片的间隙，将所述复合片裁断为复合单元。

在其中一个实施例中，当所述动子处于放片位置，所述动子的速度与所述隔膜输送装置的输送速度相同。

在其中一个实施例中，复合单元加工系统还包括静电发生器，所述静电发生器使所述隔膜带静电。

有益效果

本发明的极片循环输送装置可以使得同一时刻既有动子在装片位置进行极片的装片，又有动子处于放片位置进行放片。当本发明的极片循环输送装置被运用于复合单元加工系统里时，可以做到在同一时间进行极片的装片工作以及贴片工作，相比现有技术中的插片工艺，完成一轮从极片装片到极片贴片所消耗的时间直接对半减少，大幅提高了将极片连续贴合至隔膜上的工作效率。

本发明的复合单元加工系统通过使用前述的极片循环输送装置，可以提高单位时间内极片装片和贴片的数量，提高了极片装片和贴片的效率。通过对动子的运动速度以及间距进行优化控制，可以使得极片被良好地安装于动子上，同时，极片也可以被精确地以相同地间距贴合在隔膜上，进而方便后续复合装置的复合，以及方便裁切装置对复合片进行裁切，裁切得到的复合单元具有极高的品质均一性。

附图说明

图1为部分实施例中本发明的所述极片循环输送装置的使用示意图；

图2为部分实施例中本发明的所述极片循环输送装置的结构示意图；

图3为部分实施例中本发明的所述极片循环输送装置的循环输送线的示意图；

图4为部分实施例中本发明的复合单元加工系统的示意图；

其中，1为极片安装装置，2为极片循环输送装置，3为隔膜输送装置，4为复合装置，5为静电发生器，11为极片，21为循环输送线，22为动子，23为驱动组件，211为装片区间，212为贴片区间，213为连接区间，31为隔膜。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参阅图1、图2，图1示出了本发明一实施例中的极片循环输送装置应用于复合单元加工系统的示意图，如图2所示为极片循环输送装置2的结构示意图。

在该实施例中，极片循环输送装置2包括循环输送线21以及至少两个的动子22，动子22能够沿着循环输送线21运动，动子22上设有极片固定装置(图中未示出)；动子22在运动中具有装片位置和放片位置，当动子22处于装片位置时，极片11被安装至动子22的极片固定装置上进行固定；当动子22处于放片位置时，动子22将极片11从极片固定装置上卸下；同一时刻至少一个动子22位于装片位置并且至少一个动子22位于放片位置。

本发明的极片循环输送装置2可以使得同一时刻既有动子22在装片位置进行极片的装片，又有动子22处于放片位置进行放片。当本发明的极片循环输送装置2被运用于复合单元加工系统里时，可以做到在同一时间进行极片的装片工作以及贴片工作，相比现有技术中的插片工艺，完成一轮从极片装片到极片贴片所消耗的时间直接对半减少，大幅提高了将极片连续贴合至隔膜上的工作效率。

优选的，在部分实施例中，动子22在循环输送线21上运动的速度可调。如此，在部分实施例中，当动子22处于装片位置时，动子22可以适当调节其速度，从而可以使其能够配合极片安装装置1的装片速度，保证极片11在动子22上的安装效果。同理的，在另一些实施例中，当动子22处于放片位置时，动子22也可以适当调节其速度以配合隔膜输送装置3输送的隔膜31的速度，从而保证向隔膜31上贴合极片11的效果。除了上述应用之外，在某些实施例中，当动子22在装片位置完成装片以及在放片位置完成贴片后，动子22被设置为加速运行，即动子22在装片位置与放片位置之间的速度大于其在装片位置、放片位置的位置。如此，便可以缩短动子22从装片位置移动至放片位置，以及从放片位置移动装片位置所需要的时间，进一步减少本发明的极片循环输送装置处于非工作状态的时间，进一步提高将极片11连续贴合至隔膜31上的工作效率。

需要说明的是，本发明的极片循环输送装置在同一时刻可以存在多个不同的动子22均处于放片位置，也可以同时存在多个不同的动子22均处于装片位置，即不同动子22的放片位置并不是空间概念中的同一个绝对位置，不同动子22的装片位置也不是空间概念中的同一个绝对位置。

具体的，如图3所示为本发明的极片循环输送装置的示意图，极片循环输送装置2的循环输送线21包括装片区间211、贴片区间212以及将装片区间211和贴片区间212连接的连接区间213，装片区间211与极片安装装置1的可装片范围对应，贴片区间212与隔膜输送装置3的隔膜31的可贴片范围对应。在装片区间211上，同时存在多个动子22与极片安装装置1配合装片，即动子22处于装片位置。在贴片区间212上，也可以同时存在多个动子22在向隔膜31贴片，即动子22处于放片位置。如此设置，同一时刻可以有更多的动子22正在装片和放片，从而可以进一步提高本发明的极片循环输送装置装片和贴片的效率。

优选的，在部分实施例中，当位于贴片区间212的动子22至少为3个时，贴片区间内212的相邻动子22的间距相等。如此设置，隔膜31上的极片11将以相同的间隔排布，这就有利于后续加工中裁切装置的自动化设置，裁切得到的复合单元的品质一致性也更高。

在部分实施例中，如图2所示，本发明的极片循环输送装置还可以包括驱动组件23，驱动组件23与极片固定装置连接，当动子22处于放片位置时，驱动组件23能够驱动极片固定装置向隔膜输送装置3输送的隔膜31方向移动，使被极片固定装置固定的极片11能够与隔膜31相贴合。当极片11贴合在隔膜31后，驱动组件23能够驱动极片固定装置向着远离隔膜31的方向运动。通过设置驱动组件23，极片固定装置运动使得极片11可以在正确的时间和位置被贴合在隔膜31上，并且在极片11贴合完成后，极片固定装置与隔膜31相互远离，从而避免极片固定装置与隔膜31及其上的极片11可能发生的干涉，进一步保证本发明的极片循环输送装置运行时的稳定性。作为某些可实现的实施例，驱动组件23可以为伸缩气缸，气缸的伸缩端与极片固定装置相连接。

容易理解的，循环输送线具有多种可实现的形式，本发明的极片循环输送装置对此并不加以严格限制。举例来说，循环输送线可以为传统轨道输送线，动子22通过驱动电机沿着轨道运动。而在另一些实施例中，循环输送线优选使用磁悬浮输送线，动子22通过磁力驱动沿着磁悬浮输送线运动。由于磁悬浮的固有特性，动子22与磁悬浮输送线不直接发生接触，这就使得动子22可以以很少的能量损失完成加速、减速，从而使动子22能够更好地与极片安装装置1以及隔膜输送装置3形成配合，既提高了极片贴合效率，又提高了复合单元的品质一致性。不仅如此，由于磁悬浮输送线可以在线操作，并且操作可以做到相对精细，工作人员可以实时地根据生产过程中的实际情况对磁悬浮输送线及其上动子22的运动进行微调，以实现动子22与极片安装装置1以及隔膜输送装置3的最佳配合。

类似地，本发明的极片循环输送装置对于极片固定装置的具体实现形式也不加以严格限制。在部分实施例中，极片固定装置可以使用传统的夹具。而在另一些实施例中，极片固定装置可以使用负压吸附装置。由于极片11的质量很轻，当动子22处于装片位置时，极片11可以轻易地被负压吸附装置吸住固定，实现极片安装装置向动子22上装片。当动子22移动至放片位置时，负压吸附装置使其气压恢复，极片11与负压吸附装置分离而与隔膜31相贴合。由于负压吸附装置可以在线调节，这就使得工作人员可以实时地根据生产过程中的实际情况，例如根据不同大小、质量的极片11以调节负压吸附装置所需的吸附力。作为某些具体可实施的实例，负压吸附装置包括吸嘴、气管以及负压装置，负压装置位于循环输送线的中心位置，吸嘴位于动子22上，气管为柔性的且其两端分别连接负压装置以及吸嘴。

本发明另一方面公开了一种复合单元加工系统，包括前述任一的极片循环输送装置、极片安装装置、隔膜输送装置、复合装置4以及裁切装置，当动子处于装片位置时，极片安装装置将极片安装在动子上；当动子处于放片位置时，动子将极片放置在隔膜输送装置输送的隔膜上；复合装置4将隔膜和极片复合为复合片，裁切装置沿极片的间隙，将复合片裁断为复合单元。

本发明的复合单元加工系统通过使用前述的极片循环输送装置，可以提高单位时间内极片装片和贴片的数量，提高了极片装片和贴片的效率。通过对动子的运动速度以及间距进行优化控制，可以使得极片被良好地安装于动子上，同时，极片也可以被精确地以相同地间距贴合在隔膜上，进而方便后续复合装置4的复合，以及方便裁切装置对复合片进行裁切，裁切得到的复合单元具有极高的品质均一性。由于极片循环输送装置已在前文中进行了详细的阐述，任何有关极片循环输送装置的具体结构，功能原理以及技术效果均可以从前文中进行了解与获取，本申请在此不再赘述。

作为某些优选的实施例中，当动子22处于放片位置时，动子22的速度优选设置为与隔膜输送装置3输送隔膜31的速度相同。如此，当动子22处于放片位置时，动子22及其上的极片11与隔膜31处于相对静止的状态。此时动子22将极片11放下后，可以被视为在静止的隔膜31上贴合极片11，即，极片11和隔膜31在贴合时不会出现相对运动，从而使得极片11可以非常精确地被放置在隔膜31上的目标位置。进而，裁切装置可以准确地将复合片在极片之间进行切断形成复合单元，这些复合单元具有良好的品质均一性。

在部分实施例中，本发明的复合单元加工系统还包括静电发生器5，静电发生器5使隔膜输送装置3输送的隔膜31带有静电。通过在前述方案的基础上增加静电发生器5，通过隔膜31与极片11之间的静电作用，极片11与隔膜31的贴合将更加牢固，防止连续贴片的过程中极片11受到干扰而产生偏移，进一步确保了极片的位置精度，为制作具有更佳品质统一性的复合单元打下坚实基础。

显而易见的，本发明的复合单元加工系统，针对不同的复合单元加工工艺，可以设置数量不同的极片循环输送装置。举例来说，在部分实施例中，如图1所示，在该实施例中，只有正极被预先切片，因此只需要设置用于输送正极片的极片循环输送装置，将正极片贴合在隔膜上即可。而在如图4所示的部分实施例中，正极和负极均被切割为极片，因此需要分别设置用于正极片输送和负极片输送的极片循环输送装置，并调整两个极片循环输送装置的位置以及动子运行速度等，使得正极片、负极片能够精准地贴合隔膜的两侧，且正极片与负极片的位置正对，以保证制得的复合片以及复合单元能够具有较高的品质均一性。

可以理解的，对于复合单元加工系统中的极片安装装置的实现方式，本发明并不加以限制，例如极片安装装置可以为机械手或者多头摆杆，只要能够保证极片安装装置可以连续不间断地将极片安装在动子上即可。类似的，对于复合单元加工系统中的隔膜输送装置、复合装置4以及裁切装置的实现方式，本发明也不加以严格限制。作为某些可以实现的实施例，隔膜输送装置可以为输送辊，复合装置4可以为热复合辊，裁切装置可以为切刀。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种极片循环输送装置，其特征在于，包括循环输送线和至少两个动子，全部所述动子均能够沿着所述循环输送线运动；每个所述动子上设有极片固定装置，且在运动中均具有装片位置和放片位置；

在当前所述动子处于装片位置时，极片被安装至所述极片固定装置上；在当前所述动子处于放片位置时，所述极片固定装置将极片卸下；同一时刻至少一个所述动子位于装片位置且至少一个所述动子位于所述放片位置。

2.根据权利要求1所述的极片循环输送装置，其特征在于，每个所述动子在循环输送线上运动的速度可调。

3.根据权利要求2所述的极片循环输送装置，其特征在于，每个所述动子在所述装片位置与所述放片位置之间的速度大于其在所述装片位置、所述放片位置的速度。

4.根据权利要求1所述的极片循环输送装置，其特征在于，所述循环输送线包括具有多个所述装片位置的装片区间和具有多个所述放片位置的贴片区间，同一时间至少两个所述动子位于所述装片区间内，同一时间至少两个所述动子位于所述贴片区间内。

5.根据权利要求4所述的极片循环输送装置，其特征在于，当位于所述贴片区间的所述动子至少为3个时，所述贴片区间内的相邻两个所述动子的间距相等。

6.根据权利要求1所述的极片循环输送装置，其特征在于，还包括驱动组件，所述驱动组件与所述极片固定装置连接，所述驱动组件驱动所述极片固定装置向所述隔膜输送装置的所述隔膜方向运动或远离所述隔膜输送装置的所述隔膜。

7.根据权利要求1所述的极片循环输送装置，其特征在于，所述循环输送线为磁悬浮输送线，所述极片固定装置为负压吸附装置。

8.一种复合单元加工系统，其特征在于，包括权利要求1-7任一所述的极片循环输送装置、极片安装装置、隔膜输送装置、复合装置以及裁切装置，当所述动子处于装片位置时，所述极片安装装置将极片安装在所述动子上；当所述动子处于放片位置时，所述动子将极片放置在所述隔膜输送装置输送的隔膜上；所述复合装置将所述隔膜和所述极片复合为复合片，所述裁切装置沿所述极片的间隙，将所述复合片裁断为复合单元。

9.根据权利要求8所述的复合单元加工系统，其特征在于，当所述动子处于放片位置，所述动子的速度与所述隔膜输送装置的输送速度相同。

10.根据权利要求8所述的复合单元加工系统，其特征在于，还包括静电发生器，所述静电发生器使所述隔膜带静电。

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